數(shù)控車削編程及加工信息化項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

黨的二十大后，教育部職業(yè)教育與成人教育司提出了《關(guān)于深化現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的意見》指導(dǎo)文件，說明國家對職業(yè)教育重視程度之高前所未有，對職業(yè)教育改革的決心前所未有，足以體現(xiàn)職業(yè)教育在整個(gè)教育體系中的戰(zhàn)略地位[1]。職業(yè)教育是與經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系最為密切的一種教育類型，伴隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要時(shí)機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，職業(yè)教育迎來信息化轉(zhuǎn)型的契機(jī)。構(gòu)建職業(yè)教育的信息化課程體系，建設(shè)職業(yè)教育的信息化資源都是大勢所趨。數(shù)控車削編程及加工是機(jī)械專業(yè)的一門核心專業(yè)課，操作性強(qiáng)，但常規(guī)講解操作教學(xué)模式存在局限性，效率低，學(xué)生存在看不見、看不懂、不敢動(dòng)、不會(huì)動(dòng)等問題。信息化項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)涵在于信息化手段服務(wù)于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及實(shí)施，促進(jìn)項(xiàng)目的高效、有序開展，這將給課堂帶來耳目一新的新思路，注入新活力，增強(qiáng)產(chǎn)教融合性。本文以槽類零件編程與加工模塊教學(xué)為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐探索，淺析信息化項(xiàng)目教學(xué)的應(yīng)用。一、整體教學(xué)分析（一）項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容分析將數(shù)控車削編程及工藝設(shè)計(jì)、編程加工、機(jī)床操作保養(yǎng)等內(nèi)容進(jìn)行整合，開發(fā)出校本活頁教材。本教材由四大模塊組成，即模塊一：直線類零件編程與加工；模塊二：圓弧類零件編程與加工；模塊三：槽類零件編程與加工；模塊四：螺紋零件編程與加工；模塊五：綜合零件加工。本次教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容為模塊三槽類零件編程與加工。槽類零件編程與加工模塊包含以下四個(gè)項(xiàng)目：光纖適配器樣品加工、光纖適配器批量加工、環(huán)槽軸樣品加工、環(huán)槽軸批量加工。槽類零件加工模塊，以企業(yè)訂單為驅(qū)動(dòng)，教學(xué)內(nèi)容分層遞進(jìn)，從淺槽加工（光纖適配器加工）到寬槽加工（環(huán)形槽加工），有序遞進(jìn)；從樣品加工到批量加工，有效對比。（二）收集平臺(tái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，分析問題學(xué)情項(xiàng)目授課對象是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)二年級(jí)學(xué)生，授課時(shí)間在二年級(jí)下學(xué)期。通過分析學(xué)習(xí)平臺(tái)收集的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，剖析學(xué)生的學(xué)習(xí)痛點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整對應(yīng)的教學(xué)策略。1.知識(shí)與技能儲(chǔ)備：具有一定的分析圖紙能力；已經(jīng)掌握直線、圓弧類零件加工方法及工藝流程；掌握外圓刀安裝與對刀方法；熟悉常見測量工具的使用方法，但知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)碎片化，不夠系統(tǒng)。2.學(xué)生特點(diǎn)和學(xué)習(xí)態(tài)度：對專業(yè)實(shí)訓(xùn)課學(xué)習(xí)充滿興趣，喜歡動(dòng)手實(shí)踐操作，樂于展示自我能力和風(fēng)采，具有一定的安全生產(chǎn)及規(guī)范操作意識(shí)，但有待加強(qiáng)。（三）依據(jù)學(xué)生實(shí)際學(xué)情，確定教學(xué)目標(biāo)根據(jù)教育部頒布的課程標(biāo)準(zhǔn)、參照我校人才培養(yǎng)方案，結(jié)合“1+X”數(shù)控車銑加工職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，兼顧數(shù)控專業(yè)技能型人才市場需求，剖析問題學(xué)情，制訂三維目標(biāo)如下：知識(shí)目標(biāo)：掌握槽類零件加工編程指令和切削用量等參數(shù)。能力目標(biāo)：能正確編寫槽類零件的加工程序并進(jìn)行加工，能正確選擇測量工具進(jìn)行測量。素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生安全規(guī)范操作的職業(yè)素養(yǎng)和精益求精的工匠精神。（四）活用信息技術(shù)，調(diào)整教學(xué)策略1.教學(xué)理念：遵循“以學(xué)生為本”的教育理念，做中學(xué)，做中教，落實(shí)產(chǎn)教融合、高效實(shí)用的教學(xué)理念[2]。2.教學(xué)模式：依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，參照企業(yè)零件生產(chǎn)模式，每個(gè)項(xiàng)目都圍繞工藝、編程、加工、質(zhì)檢四個(gè)主要環(huán)節(jié)展開教學(xué)。3.教學(xué)方法：采用情境教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、自主學(xué)習(xí)法、合作探究法等教學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)企業(yè)生產(chǎn)情境，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。4.信息化手段突破重難點(diǎn)：（1）創(chuàng)設(shè)與企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境相適配的理實(shí)一體化情境，教學(xué)過程對接生產(chǎn)過程，讓學(xué)生在實(shí)施任務(wù)的過程中產(chǎn)生職業(yè)代入感。（2）信息化手段巧妙運(yùn)用于四個(gè)環(huán)節(jié)，突破重難點(diǎn)。①工藝環(huán)節(jié)：二維碼結(jié)合活頁教材，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行刀具選用和工藝參數(shù)選擇，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。②編程環(huán)節(jié)：數(shù)控仿真軟件使編程具象化，直觀有效檢驗(yàn)程序，為加工操作提供安全保障，突出程序編制重點(diǎn)。③加工環(huán)節(jié)：通過機(jī)床攝像頭實(shí)時(shí)直播，學(xué)生可以更清晰地觀看教師切槽刀對刀操作的演示，同時(shí)教師可以更明確地掌握每組學(xué)生的操作情況，突破難點(diǎn)。④質(zhì)檢環(huán)節(jié)：三坐標(biāo)測量儀引入第三方結(jié)果，客觀檢測零件加工質(zhì)量，從而指引學(xué)生找出問題所在，保證批量加工精度，突破難點(diǎn)。二、教學(xué)實(shí)施過程整個(gè)教學(xué)過程分為課前知識(shí)儲(chǔ)備、課中任務(wù)實(shí)施、課后拓展提升三個(gè)階段。課前引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并根據(jù)學(xué)習(xí)平臺(tái)反饋學(xué)情，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略；課中教學(xué)流程為分析任務(wù)→工藝編制→編程仿真→機(jī)床加工→零件質(zhì)檢→總結(jié)提升；課后撰寫實(shí)踐報(bào)告，及時(shí)鞏固拓展知識(shí)。階段一：課前知識(shí)儲(chǔ)備教師課前預(yù)判學(xué)情，在學(xué)習(xí)平臺(tái)上上傳微課、相關(guān)零件案例，布置課前作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。師生在學(xué)習(xí)平臺(tái)上及時(shí)交流作業(yè)完成情況，生生互動(dòng)，師生互動(dòng)，教師及時(shí)答疑解惑，并對平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，剖析問題學(xué)情，及時(shí)調(diào)整應(yīng)對策略。階段二：課中任務(wù)實(shí)施參考企業(yè)生產(chǎn)模式及崗位設(shè)置，創(chuàng)設(shè)實(shí)踐情境，營造崗位實(shí)操氛圍，每組設(shè)有工藝員、編程員、操作員、質(zhì)檢員、安全員崗位，分組輪崗實(shí)訓(xùn)教學(xué)，提前讓學(xué)生適應(yīng)各類型工作崗位，多維度培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。課中任務(wù)實(shí)施以工藝—編程—加工—質(zhì)檢四大環(huán)節(jié)為教學(xué)主線，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)。工藝環(huán)節(jié)：分析零件圖紙，學(xué)生查閱工藝卡任務(wù)工單，擬定初步零件加工路線，通過掃描活頁教材中的二維碼選擇刀具及合理的切削用量。小組協(xié)作制定初步工藝路線。通過教師講解、學(xué)生仿真、小組互評等方式確定最優(yōu)化工藝。從單件到批量生產(chǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)工藝的不同之處，校企合作，確定批量加工新工藝，進(jìn)行軟爪設(shè)計(jì)，突破教學(xué)重難點(diǎn)。在光纖適配器樣品加工工藝分析環(huán)節(jié)中，教師借助自主設(shè)計(jì)的活頁教材，引導(dǎo)學(xué)生利用二維碼選擇刀具及參數(shù)，激發(fā)小組討論確定初步切槽工藝，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。教師可以運(yùn)用任務(wù)工單驗(yàn)證學(xué)生工藝分析整合能力，利用學(xué)習(xí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評價(jià)。編程環(huán)節(jié)：分層次講解切槽指令，樂玩游戲鞏固新知，學(xué)生根據(jù)圖紙及工藝卡，編寫加工程序，完成程序單。在理實(shí)一體化環(huán)境中，利用仿真軟件校驗(yàn)所編程序，教師分析，學(xué)生互評，對比糾錯(cuò)，修訂程序，確定加工程序并導(dǎo)入機(jī)床，實(shí)現(xiàn)做中學(xué)、做中教。在環(huán)槽軸零件編程環(huán)節(jié)，通過學(xué)習(xí)平臺(tái)獲得問題學(xué)情，對比新舊知識(shí)點(diǎn)，突出G75編程格式重點(diǎn)內(nèi)容，利用小游戲鞏固新知，學(xué)生對兩種不同的程序有更精確的認(rèn)識(shí)；運(yùn)用數(shù)控仿真軟件提前發(fā)現(xiàn)編程問題，突出寬槽編程與窄槽加工編程的不同之處，突出重點(diǎn)；教師在理實(shí)一體化環(huán)境中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，鍛煉學(xué)生的自主探究能力，運(yùn)用學(xué)習(xí)平臺(tái)對編程任務(wù)工單進(jìn)行有效評價(jià)，審核學(xué)生課堂編程完成效果。加工環(huán)節(jié)：借鑒企業(yè)生產(chǎn)模式，流程為準(zhǔn)備材料—安全檢查—教師示范—學(xué)生操作互動(dòng)—教師巡視—點(diǎn)評糾錯(cuò)。運(yùn)用機(jī)床攝像頭實(shí)時(shí)直播，使加工操作更加直觀，有利于學(xué)生觀察教師操作演示，教師也可以及時(shí)了解學(xué)生操作情況，及時(shí)解決操作難點(diǎn)。教師巡回指導(dǎo)，及時(shí)糾錯(cuò)，結(jié)合任務(wù)工單，對學(xué)生操作情況進(jìn)行評價(jià)打分，規(guī)范學(xué)生操作，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的職業(yè)作風(fēng)。例如，在教學(xué)切槽刀對刀操作（難點(diǎn)）內(nèi)容時(shí)，教師運(yùn)用實(shí)時(shí)視頻直播，對刀示范操作要點(diǎn)進(jìn)行直觀、全方位展示。學(xué)生在真實(shí)操作環(huán)境中發(fā)現(xiàn)操作難點(diǎn)，教師實(shí)時(shí)巡視指導(dǎo)，及時(shí)解決難題，提高學(xué)生規(guī)范性操作能力。針對各組操作問題，結(jié)合任務(wù)工單，生生互評，師生互評，及時(shí)總結(jié)，教師肯定學(xué)生的合作精神和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。質(zhì)檢環(huán)節(jié)：教師示范操作，學(xué)生根據(jù)質(zhì)檢任務(wù)單進(jìn)行初步質(zhì)檢，填寫質(zhì)檢單并上傳至學(xué)習(xí)平臺(tái)；引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出解決方法，學(xué)生再次測量，填寫質(zhì)檢報(bào)告；運(yùn)用檢測新技術(shù)杠桿百分表打表測量，突破寬槽檢測難點(diǎn)；運(yùn)用三坐標(biāo)測量儀進(jìn)行零件測量，輸出報(bào)告，保證檢測精度，并進(jìn)行反饋，引導(dǎo)學(xué)生找出問題所在，解決根源問題，精益求精的“種子”在這個(gè)過程中根植于學(xué)生內(nèi)心。階段三：課后總結(jié)提升學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的完成情況，總結(jié)批量與單件在工藝、編程與加工過程中的異同點(diǎn)，分析探討實(shí)施過程中遇到的問題以及對應(yīng)的解決方法，撰寫實(shí)踐總結(jié)報(bào)告，鞏固所學(xué)知識(shí)與技能，并對批量生產(chǎn)的零件進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。教師引導(dǎo)學(xué)生課后搜索查閱資料，舉一反三，對內(nèi)徑槽、端面槽加工進(jìn)行探討學(xué)習(xí)。三、學(xué)生學(xué)習(xí)成效（一）提升核心素養(yǎng)，崗位競爭力增強(qiáng)1.知識(shí)層面拓寬。依托各類智能信息手段的運(yùn)用，知識(shí)點(diǎn)變得更直觀、生動(dòng)、系統(tǒng)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣大大提高，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)自信心。從項(xiàng)目的結(jié)果評價(jià)可以看出，學(xué)生的切槽工藝參數(shù)選擇正確率由課前的70%提升到95%，掌握了G94、G75的指令格式，可以正確選用窄槽和寬槽的編程程序。學(xué)習(xí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)顯示學(xué)生的課堂參與率達(dá)到100%，課后撰寫的實(shí)踐報(bào)告在討論區(qū)的熱度很高，學(xué)生互評優(yōu)秀率達(dá)到91%。2.技能操作規(guī)范。創(chuàng)設(shè)理實(shí)一體化的情境，對接企業(yè)崗位設(shè)置，學(xué)生在四環(huán)節(jié)的技能操作能力逐漸規(guī)范，任務(wù)工單的數(shù)據(jù)體現(xiàn)了學(xué)生工藝、編程、加工、質(zhì)檢能力的進(jìn)步與質(zhì)變。精益組突破性較好，四環(huán)節(jié)規(guī)范操作分?jǐn)?shù)由72分逐漸提升到95分，批量生產(chǎn)時(shí)零件的合格率由85%提高到97%，操作速度提高，工序交接有序，大大提高生產(chǎn)效率。3.素養(yǎng)內(nèi)化于心。學(xué)生從微課學(xué)習(xí)、成果展示中了解國家制造業(yè)的發(fā)展歷程及趨勢，感受中國制造業(yè)的力量，充滿信心，激發(fā)愛國熱情；小組討論合作中，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)加強(qiáng)；在切槽刀對刀操作中，學(xué)生一開始對刀具的裝夾不夠重視，導(dǎo)致切削角度改變，造成廢品產(chǎn)生，經(jīng)過教師示范指引，學(xué)生反思問題，深刻領(lǐng)會(huì)精益求精的工匠精神；加工后整理打掃，對機(jī)床及零件進(jìn)行保養(yǎng)，學(xué)生發(fā)揮不怕臟、不怕累、肯吃苦、能吃苦的勞動(dòng)精神，精心護(hù)理已加工好的零件，高質(zhì)交付企業(yè)。（二）融通崗課賽證，獲得全面發(fā)展職業(yè)教育必須面向企業(yè)，促進(jìn)就業(yè)，才能真正做到產(chǎn)教融合。通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)，學(xué)生對企業(yè)崗位的能力需求奠定了基礎(chǔ)，在進(jìn)行跟崗實(shí)習(xí)時(shí)能快速適應(yīng)工作崗位，適應(yīng)能力強(qiáng)，工作效率高，獲得企業(yè)高度認(rèn)可。學(xué)生在數(shù)控車銑綜合賽項(xiàng)中穩(wěn)定發(fā)揮，最終獲得優(yōu)異成績。學(xué)生應(yīng)積極參與“1+X”數(shù)控車銑加工職業(yè)技能考核培訓(xùn)，全面發(fā)展，滿足社會(huì)對技能型人才的需求。（三）強(qiáng)化課程思政，發(fā)揚(yáng)工匠精神為了培養(yǎng)德藝雙馨的新時(shí)代技能型人才，教師在任務(wù)實(shí)施過程中強(qiáng)化知行合一，通過學(xué)習(xí)平